随着当今航空发动机技术的不断发展与进步,高温钛合金的用量逐步提升,其中Ti60钛合金是我国自主研发的一款近α型钛合金,该合金可长时间在600℃条件下稳定使用,由于常温条件下钛合金强度高,成形性能差,因此传统钛合金成形均采用高温条件下等温成形工艺,即将模具与待成形金属同时加热至较高温度而后成形,但加热模具造成了大量能量损耗,因此提出电流加热非等温气压成形工艺,大幅降低模具温度,同时待成形板材采用电流加热,能够有效提高成形效率并降低能源损耗,实现Ti60钛合金板材高精度成形。针对本工艺中涉及到的Ti60钛合金成形工艺路线的设计开展相应试验研究。首先进行了Ti60钛合金高温变形行为研究,分析其在850℃、900℃、950℃1000℃,应变速率为0.1 s-1、1 s-1、10 s-1条件下的高温变形性能,探究材料性能随温度以及应变速率的变化规律,结果表明:材料的屈服强度与峰值应力随温度升高而降低,延伸率随温度升高而增大;温度一定,材料的屈服强度与峰值应力随应变速率的升高而增大,延伸率随应变速率的升高而降低。针对Ti60钛合金进行不同热处理条件下的组织分析与性能测试,分析固溶时效方案与冷却速率对材料组织性能的影响,结果发现:在一定范围内,随固溶温度的提高及固溶时间的延长,材料室温与600℃高温抗拉强度增大,延伸率降低;在一定范围内随着时效温度的降低与时效时间的延长,材料室温与600℃高温抗拉强度提升,室温延伸率下降,600℃高温延伸率提高。开展Ti60钛合金不同冷却速率热处理,结果发现:随着冷却速率的提升材料抗拉强度也随之增大,980℃条件下,冷却速率由1℃/s提升至100℃/s,材料抗拉强度提升约200 MPa。进行Ti60钛合金板材与模具接触传热研究,通过有限元模拟分析模具温度以及板材与模具间接触压力对板材降温速率的影响,同时设计接触传热实验模具并制定相应实验方案,改变不同模具温度以及接触压力进行实验,实验表明:在板材与模具接触压力一定的条件下,随着模具温度的提升,板材降温速率呈现下降趋势;在模具温度一定的条件下,随着板材与模具间接触压力的提升,板材降温速率呈现上升趋势。进行Ti60钛合金板材电流加热过程及非等温气压成形过程有限元模拟,通过对加热时间以及板材温度场的分析确定加热电流密度为12 A/mm~2;针对非等温气压成形阶段模拟发现在一定范围内胀形高度随胀形压力的提升而增大;在胀形压力一定的情况下,提升模具温度能够有效提高胀形高度同时提高圆角成形精度。进行不同胀形压力、加压速率以及模具温度条件下的胀形实验,发现在一定范围内提高胀形压力与加压速率均能够有效提高板材胀形高度;提升模具温度同样能够有效提高板材胀形高度,同时提升板材圆角成形精度。